(57)【要約】【課題】  吸水材を利用した脱水装置において、水分を吸収した吸水材を短時間で効率よく再生する。【解決手段】  本発明の脱水装置１０は、無限軌道ベルト３２上に供給されるスラッジ３６を、無限軌道ベルト３２を駆動することで供給部３８ａから排出部１４まで搬送し、スラッジ３６が供給部３８ａから排出部１４まで搬送される間にスラッジ３６の脱水を行う。脱水装置１０は、無限軌道ベルト３２内には加圧離水性を有する吸水材２４が配されている。そして、無限軌道ベルト３２の排出部１４から供給部３８ａまでの軌道上には、無限軌道ベルト３２内に配された吸水材２４を押圧する押圧手段（４０，２６，２８，３０）が配設されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無限軌道ベルト上に供給されるスラッジを、無限軌道ベルトを駆動することで供給部から排出部まで搬送し、スラッジが供給部から排出部まで搬送される間にスラッジの脱水を行う脱水装置であり、
無限軌道ベルトの搬送面には、加圧離水性を有する吸水材が配されており、
無限軌道ベルトの排出部から供給部までの軌道上には、無限軌道ベルトの搬送面に配された吸水材を押圧する押圧手段が配設されていることを特徴とする脱水装置。
【請求項２】
前記押圧手段は、無限軌道ベルトの表裏両側に設けられて、無限軌道ベルトを押圧する一対の押圧ローラであることを特徴とする請求項１に記載の脱水装置。
【請求項３】
無限軌道ベルトの供給部から排出部までの軌道上の少なくとも一部において当該無限軌道ベルトの搬送面と対向し、当該無限軌道ベルトと協動してスラッジを挟持する第２の無限軌道ベルトをさらに有することを特徴とする請求項１又は２に記載の脱水装置。
【請求項４】
排出部には無限軌道ベルトの搬送面からスラッジを分離する手段が配設されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の脱水装置。
【請求項５】
スラッジ中の水分を吸水材で吸収することでスラッジの脱水を行う脱水方法であって、
加圧離水性の吸水材を収容する袋状体とスラッジとを所定時間接触させる第１工程と、
接触させた袋状体とスラッジとを分離する第２工程と、
スラッジから分離した袋状体を圧搾して吸水材に吸収した水分を排出する第３工程と、を有し、第１工程から第３工程を繰り返し行うことでスラッジの脱水を行うことを特徴とする脱水方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学工業、食品工業等の化学プロセス産業や各種の用・廃水処理によって排出されるスラッジから水分を除去するための脱水装置に関する。詳しくは、高吸水性ゲル等の吸水材を利用した脱水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高吸水性ゲル等の吸水材は短時間で多量の水分を吸収することができるため、脱水装置への応用が検討されている。吸水材を利用した脱水装置としては、特許文献１に記載のものが知られている。
特許文献１に記載の装置では、ベルトコンベア型搬送機のベルト搬送面に脱水シートが固定される。脱水シートは、２枚の透水性半透膜の間に高分子吸収剤等の吸水材を封入し、透水性半透膜の周縁をシールしたものが用いられる。この脱水装置では、その一端（ベルトコンベア型搬送機の一端）からベルト搬送面（脱水シート上）に被脱水物（生鮮食品，植物標本等）が供給され、他端（ベルトコンベア型搬送機の他端）から被脱水物が回収（排出）される。被脱水物中の水分は、被脱水物がベルトコンベア型搬送機の一端（供給部）から他端（排出部）まで搬送される間に、脱水シートによって吸収される。被脱水物が回収された後の脱水シートは、所定の温度（吸収した水分が拡散する温度）に保持された空間内を通過して供給部まで移動する。脱水シートが排出部から供給部まで戻る間に、脱水シートに吸収されていた水分は空気中に拡散し、これによって脱水シートの乾燥（再生）が行われる。乾燥した脱水シート上には、再び被脱水物が供給される。この脱水装置によると、脱水シートによる被脱水物の脱水と、脱水シートの乾燥（すなわち、再生）が連続して行われ、効率的に被脱水物の脱水を行うことができる。
【特許文献１】特開昭６３−５８０８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した脱水装置においては、所定の温度（吸収した水分が吸水材から拡散する温度）に保持された空間内を脱水シートが通過することで、脱水シート（吸水材）の乾燥が行われる。このため、脱水シートの乾燥に長時間を要し、ベルト長の増大による脱水装置の大型化が問題となる。特に、生鮮食品等と異なりスラッジを脱水する場合は、吸水材に多量の水分を吸収しなければならないため、吸水材を短時間に効率よく乾燥（再生）させる必要性が高い。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、吸水材を利用した脱水装置において、水分を吸収した吸水材を短時間で効率よく乾燥（再生）することができる脱水装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の脱水装置は、無限軌道ベルト上に供給されるスラッジを、無限軌道ベルトを駆動することで供給部から排出部まで搬送し、スラッジが供給部から排出部まで搬送される間にスラッジの脱水を行う。無限軌道ベルトの搬送面には、加圧離水性を有する吸水材が配される。そして、無限軌道ベルトの排出部から供給部までの軌道上には、無限軌道ベルトの搬送面に配された吸水材を押圧する押圧手段が配設されている。
この脱水装置では、供給部において無限軌道ベルト上にスラッジが供給される。供給されたスラッジに含まれる水分は、無限軌道ベルトの搬送面に配された吸水材によって吸収される。水分が吸収されたスラッジは、排出部において無限軌道ベルトから分離されて装置外に排出される。一方、水分を吸収した吸水材は、排出部から供給部まで移動する間に押圧手段によって押圧される。無限軌道ベルト上に配される吸水材は、加圧すると吸収している水分を分離し吸水性能が回復する特性（すなわち、加圧離水性）を有する。このため、水分を吸収した吸水材を押圧手段によって押圧することで、その吸水材に吸収された水分を除去することができる。水分が除去され吸水性能が回復した吸水材（すなわち、無限軌道ベルト）は、再びスラッジの脱水に用いられる。
この脱水装置では、吸水材に加圧離水性を有するものを使用するため、押圧手段によって押圧するだけで吸水材の吸水性能を回復することができる。したがって、短時間で吸水材の吸水性能を回復することができ、水分を多量に含むスラッジの脱水を連続して効率的に行うことができる。
【０００６】
前記押圧手段は、無限軌道ベルトの表裏両側に設けられて、無限軌道ベルトを押圧する一対の押圧ローラであることが好ましい。このような構成によると、無限軌道ベルトが表裏両面から押圧されるため、無限軌道ベルト上に配された吸水材に押圧力を効果的に作用させることができる。
【０００７】
上記の脱水装置においては、無限軌道ベルトの供給部から排出部までの軌道上の少なくとも一部において当該無限軌道ベルトの搬送面と対向し、当該無限軌道ベルトと協動してスラッジを挟持する第２の無限軌道ベルトをさらに有することが好ましい。このような構成によると、第２の無限軌道ベルトによってスラッジが無限軌道ベルト上に配された吸水材に密着させられるため、スラッジから効果的に水分を吸収することができる。
【０００８】
また、スラッジは生鮮食品等と異なり定まった形状等を有していないため、水分が除去されると無限軌道ベルト上から分離し難くなる。このため、排出部には無限軌道ベルトの搬送面からスラッジを分離する手段が配設されていることが好ましい。このような構成によると、無限軌道ベルト上からスラッジを安定して回収することができ、装置を停止することなくスラッジの連続脱水を行うことができる。
【０００９】
本発明は、また、吸水材を利用することで脱水効率を向上させながら、脱水に利用した吸水材を短時間で再生することができる脱水方法を創作した。この脱水方法は、スラッジ中の水分を吸水材で吸収することでスラッジの脱水を行う脱水方法であり、加圧離水性の吸水材を収容する袋状体（脱水シート）とスラッジとを所定時間接触させる第１工程と、接触させた袋状体（脱水シート）とスラッジとを分離する第２工程と、スラッジから分離した袋状体（脱水シート）を圧搾して吸水材に吸収した水分を排出する第３工程と、を有する。そして、第１工程から第３工程を繰り返し行うことでスラッジの脱水を行う。
この脱水方法においても、吸水材に機械的な圧力を作用させることで吸水材に吸収した水分が除去され、吸水材の吸水能力が回復する。したがって、吸水材の吸水能力の回復を短時間で効率的に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の一実施形態に係る脱水装置について図面を参照して説明する。本実施形態の脱水装置は、化学プロセス産業（化学工業、食品工業等）や各種の用・廃水処理によって排出されるスラッジを脱水し、減量化することができる。
図１は脱水装置１０の全体構成を模式的に示す図である。図１に示すように、脱水装置１０はベルトプレスタイプの脱水装置であり、駆動ローラ３４及び従動ローラ２８，４０を備える。これら３つのローラ３４，２８，４０には搬送ベルト３２が巻き掛けられている。駆動ローラ３４には図示省略したモータが接続されている。モータによって駆動ローラ３４が回転駆動されると従動ローラ２８，４０も回転し、搬送ベルト３２が時計回り（図１中）に回転する。
なお、搬送ベルト３２を挟んで従動ローラ４０と対向する位置には押圧ローラ２６が配設され、搬送ベルト３２を挟んで従動ローラ２８と対向する位置には押圧ローラ３０が配設されている。従動ローラ４０と押圧ローラ２６の隙間は所定値ｔ１に調整され、従動ローラ２８と押圧ローラ３０の隙間は所定値ｔ２（＜ｔ１）に調整されている。
【００１１】
図２には搬送ベルト３２のベルト幅方向の断面図が示されており、図３には搬送ベルト３２のベルト長手方向の断面図が示されている。図２，３に示すように、搬送ベルト３２は、２枚の透水性の濾布４１ａ，４１ｂによって構成される。２枚の濾布４１ａ，４１ｂの周縁は融着されて袋状に形成され、その内部に吸水性能に優れた吸水性物質２４（以下、単に吸水材２４という）が封入されている。
濾布４１ａ，４１ｂには、搬送ベルトとして機能するための機械的強度及び耐久性を有する濾布が用いられる。例えば、高分子製（ポリプロピレン，ポリエチレン等）の濾布を用いることができる。濾布４１ａ，４１ｂに形成される透孔の径は、水分を透過する一方で、スラッジや吸水材２４は透過しないような径（スラッジ中の粒子や吸水材２４の径にもよるが、例えば、１〜８０μｍ）となっている。なお、搬送ベルト３２の内部には膨潤・収縮する吸水材２４を収容することから、濾布４１ａ，４１ｂは伸縮性を有するものが好ましい。
【００１２】
濾布４１ａ，４１ｂ内に収容される吸水材２４は、水分を吸収すると膨潤し、吸収している水分を排出すると収縮する。また、吸水材２４は、圧力が作用すると吸収している水分を排出し、かつ、圧力が除去されると吸水能力が回復する特性（加圧離水性）を有する。すなわち、吸水材２４は、圧力を作用させるだけで容易に吸水能力を回復することができる。このような吸水材２４としては、例えば高吸水性ゲル粒子等を用いることができる。なお、吸水材２４の径は、大略１００〜４００μｍとすることが好ましい。吸水材２４の径が４００μｍより大きいとゲルの吸水速度が遅くなり、吸水材２４の径が１００μｍより小さいと濾布を透過したり、濾布の目詰まりが生じたりするためである。
【００１３】
上述したように脱水装置１０では、従動ローラ４０と押圧ローラ２６の隙間は所定値ｔ１に調整され、また、従動ローラ２８と押圧ローラ３０の隙間は所定値ｔ２に調整されている。搬送ベルト３２（その内部に収容される吸水材２４）は水分を吸収すると、その厚さがｔ１，ｔ２より厚くなる（図１参照）。したがって、搬送ベルト３２が従動ローラ４０と押圧ローラ２６の隙間を通過する際に、まず搬送ベルト３２（吸水材２４）に圧力が作用し、さらに、搬送ベルト３２が従動ローラ２８と押圧ローラ３０の隙間を通過する際に、搬送ベルト３２（吸水材２４）に圧力が作用する。これらによって、搬送ベルト３２の吸水能力（すなわち、吸水材２４の吸水能力）が回復するようになっている。
【００１４】
なお、吸水能力を回復するために搬送ベルト３２（吸水材２４）に作用させる圧力は、２００ｋＰａ〜５００ｋＰａとすることが好ましい。２００ｋＰａ未満の圧力では吸水能力を充分に回復させることが困難であり、５００ｋＰａを超える場合は、作用させる圧力を大きくしても吸水能力の回復率はあまり変化せず、また、濾布の耐久性や装置の構造上の制限から５００ｋＰａを超える圧力を作用させることが事実上困難だからである。
【００１５】
ここで、吸水材２４として、ポリアクリル酸塩架橋体（三菱化学株式会社製：アクアパール（Ａシリーズ））のゲル粒子（平均粒径３２７．５μｍ）を用いたときの圧力と吸水率の関係について実験した結果を説明する。ポリアクリル酸塩架橋体のゲル粒子は、水中に投入すると水分を吸収して膨潤し、圧力を加えると排水して収縮する。また、ゲル粒子に作用していた圧力を取り除くと、ゲル粒子は再び吸水する（すなわち、吸水能力を回復する）。このポリアクリル酸塩架橋体のゲル粒子について、ゲル粒子に作用する圧力を種々に変えて吸水率を測定した。表１に測定結果を示す。なお、表１では圧力を加えていないときの吸水率を１００％として吸水率を算出している。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
表１から明らかなように、ポリアクリル酸塩架橋体のゲル粒子の吸水率は圧力が上昇するに応じて低下した。また、実験で用いたポリアクリル酸塩架橋体のゲル粒子は、圧力が１００ｋＰａを超えると吸水率が急激に減少し、圧力が５００ｋＰａを超えると吸水率の減少率は少なくなった。したがって、圧力を１００ｋＰａ以上作用させることで吸水能力を効果的に回復できることが判明し、また、圧力を５００ｋＰａを超えて作用させても吸水能力はそれほど変化しないことがわかった。なお、吸水率１００％のときのゲル粒子の体積は、乾燥状態のゲル粒子と比較して約２４０倍となっており、このゲル粒子によって多量の水を吸収できることが確認された。
【００１８】
なお、搬送ベルト３２には、図３に示すように、ベルト長手方向に所定の間隔を空けて融着部４２が形成されている。融着部４２は、搬送ベルト３２に圧力が作用したときに、吸水材２４がベルト長手方向に移動することを規制する。これによって、吸水材２４に充分な圧力が作用するようになっている。
【００１９】
上述した搬送ベルト３２の軌道上の一端（図１の左端）には供給装置３８が設けられている。供給装置３８にはスラッジ３６が供給され、その供給口３８ａより搬送ベルト３２上にスラッジ３６を供給する。また、搬送ベルト３２の軌道上の他端（図１の右端）には、水分が吸収されたスラッジ（以下、ケークという）を搬送ベルト３２の表面から引き剥がすための分離装置２２が配されている。分離装置２２の先端１４は鋭角に形成され、搬送ベルト３２の表面からわずかな隙間を隔てて配置されている。分離装置２２によって引き剥がされたケーク１８は、ケーク貯留槽２０に貯留される。
【００２０】
また、搬送ベルト３２の上方には第２ベルト装置（１１，１２，１６）が配設される。第２ベルト装置は、駆動ローラ１１及び従動ローラ１６と、これらローラ１１，１６に巻き掛けられた押圧ベルト１２で構成される。押圧ベルト１２は、搬送ベルト３２と異なり吸水性を備えていない。押圧ベルト１２は、搬送ベルト３２上に供給されたスラッジを搬送ベルト３２に密着させる機能を有する。
また、駆動ローラ１１には図示省略したモータが接続されている。モータによって駆動ローラ１１が回転駆動されると従動ローラ１６も回転し、押圧ベルト１２は図１の反時計回りに回転するようになっている。なお、押圧ベルト１２の回転方向は搬送ベルト３２の回転方向と逆方向で、その速さは同一速さとなるように調整されている。このため、搬送ベルト３２上に供給されたスラッジは、搬送ベルト３２と押圧ベルト１２に挟まれた状態で分離装置２２の方向（排出口の方向）に搬送されることとなる。
【００２１】
次に、上述した脱水装置１０によってスラッジ３６を脱水するときの作用について説明する。スラッジ３６を脱水するためには、まず、駆動ローラ３４を回転駆動して搬送ベルト３２を回転させ、同様に、駆動ローラ１１を回転駆動して押圧ベルト１２を回転させておく。次に、供給装置３８の供給口３８ａから搬送ベルト３２上にスラッジ３６を供給する。搬送ベルト３２上に供給されたスラッジは、搬送ベルト３２の回転に伴って分離装置２２の方向に搬送される。この際、スラッジ中の水分は搬送ベルト３２内に収容されている吸水材２４に吸収される。これによって、搬送ベルト３２内の吸水材２４は膨潤する。このため、搬送ベルト３２の厚みは供給装置３８側から分離装置２２側に向かうにつれて徐々に厚くなる。なお、搬送ベルト３２上のスラッジは押圧ベルト１２により搬送ベルト３２に密着させられるため、スラッジ中の水分が効果的に搬送ベルト３２に吸収される。
【００２２】
搬送ベルト３２によって分離装置２２まで搬送されたスラッジは、分離装置２２によって搬送ベルト３２上から引き剥がされ、ケーク１８としてケーク貯留槽２０内に導かれる。一方、スラッジが引き剥がされた搬送ベルト３２は、従動ローラ４０と押圧ローラ２６によって押圧される。これによって、吸水材２４に吸収されていた水分が排水され、吸水材２４は収縮する。従動ローラ４０と押圧ローラ２６を通過した搬送ベルト３２は、さらに、従動ローラ２８と押圧ローラ３０によって押圧される。この２段階の押圧によって、搬送ベルト３２内の吸水材２４は吸収していた水分を排出し、その吸水性能が回復する。そして、吸水性能が回復した搬送ベルト３２上には、再び供給装置３８からスラッジ３６が供給されることとなる。
【００２３】
上述の説明から明らかなように、本実施形態に係る脱水装置１０では、搬送ベルト３２内に吸水材２４を封入し、この吸水材２４によってスラッジ中の水分を吸収する。吸水材２４は高い吸水性能を有するため、スラッジ中の水分を効率よく吸収でき、スラッジを減量化することができる。また、水分を吸収した吸水材２４は、圧力を作用させることによって短時間で吸水能力が回復するため、スラッジを連続して効率的に脱水することができる。
【００２４】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、上述した実施形態では、押圧ベルト１２が吸水性能を有していなかったが、押圧ベルト１２にも吸水性能を持たせ、スラッジ中の水分を吸収させるようにしてもよい。あるいは、搬送ベルト３２の上方に設けた押圧ベルト１２を無くすこともできる。
また、搬送ベルト３２に押圧力を作用させる手段としては、上述した一対のローラによる方法に限られず、例えば、搬送ベルトを屈曲させてその張力によって搬送ベルト内の吸水材に圧力を作用させるようにしてもよい。
さらに、上述した実施形態ではベルトプレスタイプの脱水装置であったが、本発明はこのような形態に限られない。例えば、（１）加圧離水性を有する吸水材を収容する脱水シート等をスラッジ中に投入し、（２）スラッジ中の水分が脱水シートに吸収された後、その脱水シートを回収し、（３）脱水シートに圧力を作用させて脱水シートの乾燥を行う、という（１）〜（３）の工程を繰り返し行う脱水方法として実施することもできる。このような方法によっても、脱水シートは短時間で吸水性能が回復するため、効率的にスラッジの脱水を行うことができる。
【００２５】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る脱水装置の全体構成を模式的に示す図
【図２】搬送ベルトのベルト幅方向の断面図
【図３】搬送ベルトのベルト長手方向の断面図
【符号の説明】
【００２７】
１０・・脱水装置
１１，１６・・ローラ
１２・・押圧ベルト
１４・・先端
１８・・ケーク
２０・・ケーク貯留槽
２２・・分離装置
２４・・吸水材
２８，４０・・従動ローラ
２６・・第１押圧ローラ
３０・・第２押圧ローラ
３２・・搬送ベルト
３４・・駆動ローラ
３６・・スラッジ
３８・・供給装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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